(57)【要約】【課題】  基板上で半導体素子が封止された構造を有する半導体装置であって、半導体素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供する。【解決手段】  半導体素子が設置された基板と、前記半導体素子を封止する、前記基板に設置される封止構造体と、前記封止構造体と前記基板とを接着する接着剤と、を有する半導体装置であって、前記封止構造体は、前記基板に接する側の外側に、前記接着剤が収納される溝部を有することを特徴とする半導体装置。【選択図】  図２
2006344821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が設置された基板と、
前記半導体素子を封止する、前記基板に設置される封止構造体と、
前記封止構造体と前記基板とを接着する接着剤と、を有する半導体装置であって、
前記封止構造体は、前記基板に接する側の外側に、前記接着剤が収納される溝部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子は光電変換素子であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記封止構造体は、前記溝部が形成された構造体本体と、該構造体本体に設置された、前記半導体素子に入射光を集光するための集光手段とを有することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記集光手段と前記光電変換素子との距離を調整するための調整手段をさらに有することを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
【請求項５】
前記構造体本体は、導電材料を含むことを特徴とする請求項３または４記載の半導体装置。
【請求項６】
前記構造体本体は、樹脂材料と導電材料との混合材料よりなることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記構造体本体表面には導電膜が形成されていることを特徴とする請求項５または６記載の半導体装置。
【請求項８】
基板上に半導体素子を設置する工程と、
前記半導体素子を封止する封止構造体を、接着剤により前記基板上に接着する工程と、を有し、
前記封止構造体は、前記基板に接する側の外側に、前記接着剤が収納される溝部を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記半導体素子は光電変換素子であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記封止構造体は、前記溝部が形成された構造体本体と、該構造体本体に設置された、前記半導体素子に入射光を供給するための集光手段とを有することを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に半導体素子が形成されてなる半導体装置に係り、特には該半導体素子が封止構造体により封止された構造を有する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信技術の急速な進歩発展により、データ通信速度の向上やデータ通信量の拡大が実現し、携帯電話やノートパソコンなどのモバイル系の電子機器にはＣＣＤ（電化結合素子）イメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの半導体装置（撮像装置）が組み込まれているものが普及してきている。これらのモバイル機器は、文字データのほかに、上記の撮像装置により撮像した画像データを送受信することが可能になっている。
【０００３】
上記のモバイル機器に用いられる半導体装置（撮像装置）の構成の一例について図１に示す。
【０００４】
図１を参照するに、本図に示す半導体装置（撮像装置）１００の概要は、基板１０１上に、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの光電変換素子よりなる半導体素子１０２が設置され、当該半導体素子１０２を封止する封止構造体２０１が、当該基板１０１上に設置された構造となっている。
【０００５】
前記封止構造体２０１は、例えば、径の異なる略円筒形状が接続された構造を有する構造体本体２０２と、当該構造体本体２０２の開口部を塞ぐように設置された、例えばレンズなどの集光手段２０３より構成されている。
【０００６】
前記構造体本体２０２は、該構造体本体２０２の、前記集光手段２０３が設置された側の反対側の開口部を、前記基板１０１上に接するようにして設置されている。また、前記構造体本体２０２と前記基板１０１は、接着剤１０４で接着され、前記基板１０１上の、前記半導体素子１０２を含む空間１０３を封止している。このため、前記空間１０３は外気より隔絶され、例えば前記半導体素子１０２上に、ごみが付着するなどして半導体素子に入射する入射光がさえぎられることを防止している。
【特許文献１】特開２００５−３９１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の半導体装置１００において、前記封止構造体２０１を前記基板１０１に接着して封止するための接着剤１０４が、前記構造体本体２０２の外壁面にはみ出し、当該外壁面に広がってしまう問題が生じていた。
【０００８】
このため、前記接着剤１０４により前記構造体本体２０２の外壁面が汚れるのみならず、例えば、高密度に半導体装置が実装され、そのために外壁面近傍に部品や素子などが形成または配置される構造となる場合には、接着剤のはみ出しが部品等に干渉し、問題になる場合があった。
【０００９】
また、前記構造体本体２０２は、前記半導体素子１０２の電磁シールドの機能を兼ねているため、当該構造体本体２０２は接地されていることが好ましい。例えば、前記構造体本体２０２の接地を行う場合に、当該構造体本体２０２の外壁面を介して行う場合、該外壁面に絶縁性の樹脂からなる接着剤が付着していると、接地回路の電気的な接続の信頼性に問題が生じる場合があった。このため、接地が不十分となって、電磁シールド効果が得られず、半導体素子にノイズの影響が生じる懸念があった。
【００１０】
そこで、本発明では上記の問題を解決した、新規で有用な半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを統括的課題としている。
【００１１】
本発明の具体的な課題は、基板上で半導体素子が封止された構造を有する半導体装置であって、半導体素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点では、上記の課題を、半導体素子が設置された基板と、前記半導体素子を封止する、前記基板に設置される封止構造体と、前記封止構造体と前記基板とを接着する接着剤と、を有する半導体装置であって、前記封止構造体は、前記基板に接する側の外側に、前記接着剤が収納される溝部を有することを特徴とする半導体装置により、解決する。
【００１３】
当該半導体装置は、半導体素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い特長を有している。
【００１４】
また、前記半導体素子は光電変換素子であると、光電変換素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供することが可能となる。
【００１５】
また、前記封止構造体は、前記溝部が形成された構造体本体と、該構造体本体に設置された、前記半導体素子に入射光を集光するための集光手段とを有すると、電気的な接続の信頼性が高い撮像機能を有する半導体装置を提供することが可能となる。
【００１６】
また、前記半導体装置は、前記集光手段と前記光電変換素子との距離を調整するための調整手段をさらに有すると、光電変換素子の撮像のための焦点調節が可能となる。
【００１７】
また、前記構造体本体は、導電材料を含むと、当該構造体本体が前記半導体素子の電磁シールドとして機能する。
【００１８】
また、前記構造体本体は、樹脂材料と導電材料との混合材料よりなると、当該構造体本体が導電材料となるとともに、複雑であり微細な構造を成型により容易に形成することが可能となる。
【００１９】
また、前記構造体本体表面には導電膜が形成されていると、当該構造体本体の電気抵抗を低減することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の第２の観点では、上記の課題を、基板上に半導体素子を設置する工程と、前記半導体素子を封止する封止構造体を、接着剤により前記基板上に接着する工程と、を有し、前記封止構造体は、前記基板に接する側の外側に、前記接着剤が収納される溝部を有することを特徴とする半導体装置の製造方法により、解決する。
【００２１】
当該製造方法によれば、基板上で半導体素子が封止された構造を有する半導体装置であって、半導体素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供することが可能となる。
【００２２】
また、前記半導体素子は光電変換素子であると、光電変換素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供することが可能となる。
【００２３】
また、前記封止構造体は、前記溝部が形成された構造体本体と、該構造体本体に設置された、前記半導体素子に入射光を供給するための集光手段とを有すると、電気的な接続の信頼性が高い撮像機能を有する半導体装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、基板上で半導体素子が封止された構造を有する半導体装置であって、半導体素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の実施の形態について図面に基づき、以下に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図２は、本発明の実施例１による半導体装置１０を、模式的に示した断面図である。図２を参照するに、本実施例による半導体装置１０の概要は、基板１１上に、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの光電変換素子よりなる半導体素子１２が設置され、当該半導体素子１２を封止する封止構造体２１が、当該基板１１上に設置された構造となっている。
【００２７】
前記封止構造体２１は、例えば、径の異なる略円筒形状が接続されたキャップ状の構造を有する構造体本体２２と、当該構造体本体２２の開口部を塞ぐように設置された、集光手段２３より構成されている。
【００２８】
前記集光手段２３は、レンズ部２３Ａと取り付け部２３Ｂを含む構造を有しており、前記取り付け部２３Ｂには、ねじ部が形成してある。また、前記取り付け部２３Ｂが接する前記構造体本体２２の内壁面には、前記取り付け部２３Ｂのねじ部に対応するねじ部が形成されている。このため、前記集光手段２３を回転させることにより、前記集光手段２３と、前記半導体素子１２の距離ｆを調整することが可能な構造とされている。このため、光電変換素子である半導体素子１２の、撮像のための焦点調節が可能となっている。
【００２９】
前記構造体本体２２は、該前記構造体本体２２の、前記集光手段２３が設置された側の反対側の開口部を、前記基板１１上に接するようにして設置されている。前記構造体本体２２と前記基板１１は、接着剤１４で接着され、前記基板１１上の、前記半導体素子１２を含む空間１３を封止している。このため、前記空間１３は外気より隔絶され、例えば前記半導体素子１２上に、ごみが付着するなどして半導体素子に入射する入射光がさえぎられることを防止している。
【００３０】
また、図３には、図２のＡ部の拡大図を示す。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。図３に示すように、本実施例よる半導体装置１０では、前記構造体本体２２に、前記接着剤１４を収納する溝部２２Ａが形成されている。前記溝部２２Ａは、前記構造体本体２２の前記基板１１に接する側の外周に、凹状に形成されている。
【００３１】
このため、前記接着剤１４は、前記構造体本体２２の外壁面にはみ出すことがなく、当該外壁面が接着剤で覆われることがない。また、本実施例による半導体装置では、前記構造体本体２２の外壁面が汚れることが防止されるのみならず、高密度に半導体装置を実装することが可能になっている。例えば、はみ出した接着剤が、他の電子部品等に干渉することを防止できるため、前記半導体装置１０を、マザーボード上などに高密度に設置することが可能になっている。
【００３２】
また、前記構造体本体２２は、例えばポリカーボネード樹脂に、導電性材料（Ｎｉとカーボンの粒子）を添加して、射出成型して形成している。このため、前記構造体本体２２は、前記半導体素子１２の電磁シールドの機能を有し、前記半導体素子１２がノイズの影響を受けることを抑制している。また、射出成型により形成されるため、例えばねじ部などの微細な加工に対応することが可能になっている。
【００３３】
また、上記の電磁シールド機能を良好とするために、前記構造体本体２２は、接地されていることが好ましい。本実施例による半導体装置１０では、前記構造体本体２２の外壁面での接着剤のはみ出しが抑制されているため、当該外壁面を用いて当該構造体本体２２を接地する場合の接地回路の電気的な接続の信頼性が良好となる。このため、十分な電磁シールド効果を得ることが可能となり、半導体素子に対するノイズの影響を排除して信頼性の高い半導体装置を構成することが可能となっている。
【００３４】
また、前記構造体本体２２の表面の電気抵抗値をさらに低減するために、当該構造体本体表面に、金属材料よりなる導電性の薄膜（例えばＡｌ膜など）を、例えばスパッタリングなどの方法により、形成するとさらに好ましい。
【００３５】
例えば、図４は、上記の半導体装置１０が実装される構造の一例を模式的に示した図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３６】
図４を参照するに、前記半導体装置１０は、例えば金属製の保持容器（ソケット）３１に収納されるようにして当該保持容器３１を介してマザーボート４０に設置される。前記保持容器３１は、金属の弾性力によって前記半導体装置１０を矜持するようにして保持する接地部３１Ａを有している。前記接地部３１Ａは、弾性力によって前記構造体本体１０を保持すると共に、前記構造体本体２２に接触することで前記構造体本体２２を接地している。
【００３７】
この場合、本実施例による構造体本体２２では、前記接着剤１４のはみ出しが抑制されているため、接地回路の接続の信頼性が良好となって、前記構造体本体２２の電磁シールド効果が良好となっている。また、前記溝部２２Ａは、前記接地部３１Ａと前記構造本体２２との電気的な接続に干渉しないように、前記接触部３１Ａと前記構造本体２２の接触部よりも前記基板１１の側に形成されていることが好ましい。
【００３８】
また、前記保持容器３１の底部には、例えば接続ピン３３が形成された基板３２が設置され、前記半導体素子１２と前記マザーボード４０の回路が接続可能に構成されている。
【００３９】
次に、上記の半導体装置１０の製造方法の一例について、図５Ａ〜図５Ｃに基づき、手順を追って説明する。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
まず、図５Ａに示す工程では、前記基板１１上に、前記半導体素子１２を実装する。例えば、前記半導体素子１２は、ボンディングワイヤ（図示せず）で、前記基板１１の配線と電気的に接続される。
【００４１】
次に、図５Ｂに示す工程では、前記基板１１上の所定位置にディスペンサーＤを用いて接合用の接着剤１４を配設する。この接着剤１４の配設位置は、前記構造体本体２２の下端の形状と対応するようにされている。また、接合用の接着剤１４としては、接合性が良好であって接合信頼性の高い熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００４２】
次に、図５Ｃに示す工程において、前記構造体本体２２の下端部を前記接着剤１４の配設位置に押し付け、これにより前記構造体本体２２を前記基板１１に接着する。次に、前記構造体本体２２が接着された前記基板１１をキュア装置に装着し、キュア処理（加熱処理）をすることにより、前記接着剤１４を硬化させて接着力を良好とする。
【００４３】
このようにして、図２に示す半導体装置１０を形成することができる。
【００４４】
また、上記に示した半導体装置の構造およびその製造方法は、本発明の一例であり、様々に変形・変更することが可能である。例えば、前記構造体本体２２を構成する樹脂材料は、ポリカーボネート樹脂に限定されず、他の樹脂材料を用いることが可能である。同様に、当該樹脂材料に添加される導電材料や、また表面に形成される金属膜は、上記の実施例に記載した材料に限定されず、様々な材料を用いて形成することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によれば、基板上で半導体素子が封止された構造を有する半導体装置であって、半導体素子を封止する構造の信頼性が良好であり、電気的な接続の信頼性が高い半導体装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】従来の半導体装置の構造を示す図である。
【図２】実施例１による半導体装置の構造を示す図である。
【図３】図２の半導体装置の一部拡大図である。
【図４】図２の半導体装置の実装の一例である。
【図５Ａ】図２の半導体装置の製造方法を示す図（その１）である。
【図５Ｂ】図２の半導体装置の製造方法を示す図（その２）である。
【図５Ｃ】図２の半導体装置の製造方法を示す図（その３）である。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１００  半導体装置
１１，１０１  基板
１２，１０２  半導体素子
１３，１０３  空間
１４，１０４  接着剤
２１，２０１  封止構造体
２２，２０２  構造体本体
２３，２０３  集光手段
２３Ａ  レンズ部
２３Ｂ  取り付け部
３１  保持容器
３１Ａ  接地部
３２  基板
３３  ピン
４０  マザーボード
【図１】
2006344821.tif 000003
【図２】
2006344821.tif 000004
【図３】
2006344821.tif 000005
【図４】
2006344821.tif 000006
【図５Ａ】
2006344821.tif 000007
【図５Ｂ】
2006344821.tif 000008
【図５Ｃ】
2006344821.tif 000009